In recent years, electromagnetic invisibility cloaks undergo speed development and are becoming a hot research direction. In theory and structures of metamaterials of invisibility, there is, however, almost no breakthrough so far. In this project, we will focus on studying new theory for three-dimensional optical invisibility, and further searching for the design, fabrication, and invisibility applications of new kinds of structured metamaterials. In details, we will theoretically treat the cloaks as an optical filter with different transfer functions at first. By investigating the roles of the transfer functions played on compensating or modulating frequency spectrum of the objects to be hidden, we will setup a Fourier optical theory to reveal the physical mechanism behind the invisibility. Based on the above theory, we will further design a few new structured metamaterials not only with isotropic, multi-channel, low loss properties, and positive electromagnetic parameters,but also with simple fabrication technologics. Finally, applications of the new metamaterials in invisibility cloaks, super-resolution bio- and medical imaging, and high-sensitive bio- and chem-sensing will be searched for. Through this project, we expect to enrich our knowledges on the physics behind the invisibility,and further to develop new metamaterials for novel applications so as to advance our nation's status in the invisibility field, promote the development and advancement of national security and civil techniques.
近几年来,电磁隐身得到迅猛发展,成为国际上的一个热点研究方向。但在隐身理论和隐身超常材料结构方面,还鲜有突破。本项目主要研究光波段三维隐身的新理论,并以此为指导,探索新结构光学隐身超常材料的设计、制备与应用。具体包括:理论方面,将隐身斗篷视为一个光学滤波器,通过研究具有不同传递函数的滤波器对被隐身物体的频谱信息的补偿或调制,建立直观阐述隐身的物理机制的傅立叶光学理论。隐身新材料方面,根据上述理论,设计出结构新颖、具有各向同性、多通道、低损耗、非负材料参数等优良性能并易于实验加工的超常材料,探索其在光学隐身、高分辨生物医学成像、高灵敏生化传感等方面的应用。通过本项目的研究,丰富我们对隐身物理机制的认识,开发新型光学隐身材料及新应用,促进我国在隐身领域的国际影响,推动国家安全、民用新技术的发展与进步。
鉴于在科学研究与工程技术上潜在的重大意义,电磁隐身在近年得到迅猛发展,成为国际上的一个热点研究方向。但在隐身理论和隐身超常材料结构方面还鲜有突破。基于此出发点,本项目发展出一套完整的光学隐身三维傅里叶理论,直观揭了光学隐身的物理机制。由从数学上获得的严格解析表达式,得到了实现光学三维隐身或光学幻觉隐身斗篷的几何结构和电磁参数,并且设计和制备出新型结构、新性能的光学超常材料。利用此非共振、低损耗的光学超常材料,在实验上实现光学波段光学隐身或光学幻觉。此项研究在国内外重要刊物上发表SCI收录的论文21篇。其中值得特别指出的是:2013年刊发于Optics Letters之论文于发表当月即成为下载量最多的10篇论文之一,且被美国光学学会旗下期刊Virtual Journal for Biomedical Optics全文转载;2016年刊发于Journal of Optics上的论文乃应邀所作之综述文章(Invited Review)。通过本项目的研究,丰富了我们对隐身物理机制的认识,开发新型光学隐身材料及新应用,促进我国在隐身领域的国际影响,推动国家安全、民用新技术的发展与进步。
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数据更新时间:2023-05-31
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